(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油系燃料及び石炭燃料を用いてボイラを燃焼し発電する石炭火力発電ユニットにおいて放出される廃棄物を監視する廃棄物監視装置であって、
前記石炭火力発電ユニットの運転状況に対応した規定値から算出される警報閾値を記憶する閾値ＤＢと、
前記石炭火力発電ユニットの運転状況を取得する運転状況取得手段と、
前記運転状況取得手段が取得した前記運転状況に対応する警報閾値を前記閾値ＤＢから取得する閾値取得手段と、
前記石炭火力発電ユニットから放出される前記廃棄物の量を算出する分析手段と、
前記分析手段により算出された前記廃棄物の量が、前記閾値取得手段により取得された前記警報閾値を超えるか否かを判定する比較手段と、
前記比較手段により前記警報閾値を超えると判定されることを条件に、警報を発生する警報手段と、
を備え、
前記運転状況は、油系燃料及び石炭燃料の混焼割合を含む廃棄物監視装置。
【請求項２】
前記運転状況は、石炭火力発電ユニットに設けられ、前記廃棄物を処理する廃棄物処理部が起動しているか否かを示す動作状況を含む請求項１に記載の廃棄物監視装置。
【請求項３】
前記分析手段は、前記廃棄物の量を１時間平均値として算出するとともに、前記閾値ＤＢには、前記規定値の１時間平均値から算出される時間平均警報閾値を記憶する請求項１又は２に記載の廃棄物監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油系燃料及び石炭燃料を用いてボイラを燃焼し発電する石炭火力発電ユニットから放出される排ガスの濃度を監視する廃棄物監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気汚染等の環境問題が重視され、各種燃焼系から放出される排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）の濃度が大きな注目を浴びている。石炭火力発電ユニットでは、ボイラの燃焼に伴って発生する排ガスを放出させるための排気路上にＮＯｘを除去する脱硝装置やＳＯｘを除去する脱硫装置等を設け、法令等により定められた排ガス規定値よりも高い濃度のＮＯｘやＳＯｘを含む排ガスを放出しないようにしている。
【０００３】
石炭火力発電ユニットから放出される排ガスの濃度を監視するシステムとして、例えば、特許文献１に記載された排ガス監視システムが知られている。特許文献１の排ガス監視システムでは、分析計が排気路から導入される排ガスを適正に分析しているか否かを判定することで、分析計の算出結果（排ガス濃度）に対する信頼性を高めることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０８９５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、法令等により定められた排ガス規定値は、石炭火力発電ユニットの運転状況に応じて、すなわち、ボイラで燃焼させる燃料の石炭混焼率や、脱硝装置又は脱硫装置の起動の有無に応じて異なるように設定されている。この点、従来の排ガス監視システムは、脱硝装置起動後の石炭専焼時、すなわち、石炭火力発電ユニットの安定運転時に放出される排ガス濃度のみを監視していた。そのため、従来の排ガス監視システムでは、ユニット起動時のような、重油専焼や石炭・重油の混焼等といった運転状況が刻々と変化する状況において放出される排ガス濃度を適切に監視することができなかった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、石炭火力発電ユニットの運転状況に応じて変化する規定値に適切に対応可能な廃棄物監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  油系燃料及び石炭燃料を用いてボイラを燃焼し発電する石炭火力発電ユニットにおいて放出される廃棄物を監視する廃棄物監視装置であって、前記石炭火力発電ユニットの運転状況に対応した規定値から算出される警報閾値を記憶する閾値ＤＢと、前記石炭火力発電ユニットの運転状況を取得する運転状況取得手段と、前記運転状況取得手段が取得した前記運転状況に対応する警報閾値を前記閾値ＤＢから取得する閾値取得手段と、前記石炭火力発電ユニットから放出される前記廃棄物の量を算出する分析手段と、前記分析手段により算出された前記廃棄物の量が、前記閾値取得手段により取得された前記警報閾値を超えるか否かを判定する比較手段と、前記比較手段により前記警報閾値を超えると判定されることを条件に、警報を発生する警報手段と、を備える廃棄物監視装置。
【０００８】
（１）の廃棄物監視装置によれば、閾値ＤＢに記憶された石炭火力発電ユニットの運転状況に対応した規定値（例えば、排ガス規定値）から算出される警報閾値に基づいて、放出される廃棄物の量（例えば、排ガス濃度）が適切であるか否かを判定するため、運転状況に応じて変化する規定値に適切に対応することができる。
【０００９】
（２）  前記運転状況は、油系燃料及び石炭燃料の混焼割合を含む（１）に記載の廃棄物監視装置。
【００１０】
（２）の廃棄物監視装置によれば、油系燃料と石炭燃料の混焼割合に応じて変化する規定値に適切に対応することができる。
【００１１】
（３）  前記運転状況は、石炭火力発電ユニットに設けられ、前記廃棄物を処理する廃棄物処理部が起動しているか否かを示す動作状況を含む（１）又は（２）に記載の廃棄物監視装置。
【００１２】
（３）の廃棄物監視装置によれば、脱硝装置や脱硫装置等の廃棄物処理部が起動しているか否かに応じて変化する規定値に適切に対応することができる。
【００１３】
（４）  前記分析手段は、前記廃棄物の量を１時間平均値として算出するとともに、前記閾値ＤＢには、前記規定値の１時間平均値から算出される時間平均警報閾値を記憶する（１）から（３）のいずれかに記載の廃棄物監視装置。
【００１４】
（４）記載の廃棄物監視装置によれば、放出される廃棄物の瞬間的な上昇に影響することなく、放出される廃棄物の特性を適切に反映した廃棄物の量を算出することができ、また、不要な警報が発せられることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、石炭火力発電ユニットの運転状況に応じて変化する規定値に適切に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の廃棄物監視装置を含む石炭火力発電ユニットを示す概略説明図である。
【図２】本発明の廃棄物監視装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態における警報閾値の一例を示す図である。
【図４】第２実施形態における時間平均警報閾値の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下、本発明の一例を示す実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の廃棄物監視装置６２を含む石炭火力発電ユニット１を示す概略説明図である。石炭火力発電ユニット１は、燃料供給部２と、燃料供給部２から供給された燃料を燃焼する燃焼部３と、燃焼部３における燃料の燃焼により生成された排ガスを処理する排ガス処理部４（廃棄物処理部）と、排ガス処理部４により処理された排ガスを排出する排ガス放出部５と、排ガス放出部５により排出される排ガスを監視する監視部６と、を含む。
【００１９】
燃料供給部２は、燃焼部３の補助燃料となる重油を貯蔵する重油貯蔵庫２２と、重油貯蔵庫２２に貯蔵される重油を燃焼部３に供給する給油機２４と、燃焼部３の主燃料となる石炭を貯蔵する石炭貯蔵庫２６と、石炭貯蔵庫２６に貯蔵される石炭を燃焼部３に供給する給炭機２８と、を含む。なお、給炭機２８は、石炭を微細な粒度に粉砕して微粉炭を形成した上で、燃焼部３に燃料を供給する。
ここで、石炭火力発電ユニット１は、石炭を主な燃料として燃焼部３の燃焼を行うものであるが、石炭は着火性・燃焼性が悪いためユニット起動時等では、重油燃料を補助的に用いることとしている。具体的には、石炭火力発電ユニット１は、ユニット起動時の数時間程度を重油のみで燃焼を行い（重油専焼）、その後、徐々に石炭を燃料に加えていき（石炭・重油の混焼）、その後、安定運転となると石炭のみで燃焼を行う（石炭専焼）。
そこで、給油機２４及び給炭機２８は、石炭火力発電ユニット１の管理者により設定された割合に基づいて、重油及び石炭を燃焼部３へ供給する。燃焼部３に供給される燃料の割合、すなわち、重油と石炭との混焼割合は、所定の通信回線を介して図示しない中央管理室に設けられた演算処理装置（後述のコンピュータＸ）に送信される。
【００２０】
燃焼部３は、燃料の一例である重油や石炭を燃焼させる燃焼ボイラ３２を備える。燃焼ボイラ３２は、燃料供給部２から供給された燃料を燃焼する。ここで、燃料を燃焼することにより、燃焼灰の一例であるフライアッシュ等の石炭灰が生成されるとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の排ガスが発生する。発生した排ガスや石炭灰は、排気通路を介して排ガス処理部４に送られる。
【００２１】
排ガス処理部４は、排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置４２と、排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置４４と、石炭灰を集塵する図示しない集塵装置と、を含む。
脱硝装置４２は、排気通路上に配置され、排ガス中の窒素酸化物を除去する。脱硝装置４２としては、比較的高温（３００℃〜４００℃）の排ガス中に還元剤としてアンモニアガスを注入し、脱硝触媒との作用により排ガス中の窒素酸化物を無害な窒素と水蒸気に分解する、いわゆる乾式アンモニア接触還元法が好適に用いられる。なお、排ガスは、図示しない空気予熱器（ＡＨ）で燃焼用の空気と熱交換することで冷却され、図示しないガスヒータによって熱回収された後に集塵装置や脱硫装置４４に送られる。
脱硫装置４４は、排ガス中の硫黄酸化物を除去する。具体的には、脱硫装置４４は、排ガスに石灰石、生石灰、消石灰、ドロマイト等と水との混合液（石灰スラリー）を吹き付けることにより、排ガスに含まれる硫黄酸化物を混合液に吸収、酸化させて石こうスラリーを生成させる。脱硫装置４４は、この石こうスラリーを脱水処理することで石こう（硫酸カルシウム）を生成させる。この脱硫装置４４から排出される脱硫排水は、一部循環され、その他は排水処理設備に送られる。生成した石こうは石こう倉庫に送られる。また、脱硝装置４２及び脱硫装置４４により処理された排ガスは、排ガス放出部５へ送られる。
ここで、脱硝装置４２及び脱硫装置４４の動作状況、すなわち、脱硝装置４２及び脱硫装置４４を起動しているか否かの状況は、所定の通信回線を介して図示しない中央管理室に設けられた演算処理装置（後述のコンピュータＸ）に送信される。
【００２２】
排ガス放出部５は、煙突５２を備える。煙突５２は、排ガス処理部１６によって処理された排ガスを大気に放出する。
【００２３】
監視部６は、本発明を構成する廃棄物監視装置６２を備える。廃棄物監視装置６２は、煙突５２から放出される排ガス濃度（ＮＯｘ濃度やＳＯｘ濃度等）が、定められた排ガス規定値を満たすものであるか否かを監視する。ここで、本発明の廃棄物監視装置６２は、石炭火力発電ユニット１の運転状況の変化に併せて刻々と変化する排ガス規定値に対応可能であることを特徴とする。以下、本発明の廃棄物監視装置６２について、図２及び図３を参照して説明する。
【００２４】
図２は、廃棄物監視装置６２の機能構成を示すブロック図である。廃棄物監視装置６２は、分析手段としての分析計６２１と、運転状況取得手段６２２と、閾値取得手段６２３と、閾値ＤＢ６２４と、比較手段６２５と、警報手段６２６と、を含む。ここで、運転状況取得手段６２２と、閾値取得手段６２３と、閾値ＤＢ６２４と、比較手段６２５と、警報手段６２６とは、中央管理室に設けられた演算処理装置であるコンピュータＸの備えるＣＰＵや所定のソフトウェア等を記憶する記憶装置等により実現される。
【００２５】
分析計６２１は、煙突５２の所定箇所に設置され、図示しないガス採取部が取り込んだ排ガスから、煙突５２から放出される排ガスの濃度（ＮＯｘ濃度やＳＯｘ濃度等）を算出する。排ガス濃度の算出は、任意の方法で行うことができるが、ＮＯｘ濃度はサンプリングされた場所での排ガス中のＯ２濃度により異なることから、本実施形態では、分析計６２１は、Ｏ２（４％）換算値でＮＯｘ濃度を算出することとしている。分析計６２１により算出された排ガス濃度は、所定の通信回線を介してコンピュータＸに送信される。
【００２６】
運転状況取得手段６２２は、石炭火力発電ユニット１の運転状況を取得する。ここで、「運転状況」とは、燃焼部３に供給される燃料の割合（石炭・重油の混焼割合（０％：重油専焼〜１００％：石炭専焼））及び排ガス処理部４の動作状況（脱硝装置４２や脱硫装置４４の動作状況）を含む情報である。運転状況取得手段６２２は、燃料供給部２及び排ガス処理部４から送信される情報から石炭火力発電ユニット１の運転状況を取得する。
【００２７】
閾値取得手段６２３は、石炭火力発電ユニット１の運転状況に併せて刻々と変化する排ガス規定値から算出される警報閾値を、閾値ＤＢ６２４から取得する。
ここで、排ガス規定値は、燃焼部３に供給される燃料の割合や脱硝装置４２（脱硫装置４４）の動作状況に応じて異なるように設定されている。図３を参照して、重油専焼であって脱硝装置４２が起動していない状況では、排ガス規定値は１３０ｐｐｍと規定され、重油・石炭の混焼であって脱硝装置４２が起動していない状況では、排ガス規定値は３００ｐｐｍと規定される。また、重油・石炭の混焼であって脱硝装置４２が起動している状況では、排ガス規定値は混焼割合に応じて（詳細には、石炭の混焼割合が大きくなるにつれて）３０〜５６ｐｐｍと規定される。また、石炭専焼であって脱硝装置４２が起動している状況では、排ガス規定値は６０ｐｐｍと規定される。また、重油専焼であっても脱硝装置４２が起動している状況では、排ガス規定値は２６ｐｐｍと規定される。なお、このような排ガス規定値は、例えば、大気汚染防止法、電気事業法届出値や公害防止協定値に基づいて定められている。
閾値ＤＢ６２４は、石炭火力発電ユニット１の運転状況に併せて刻々と変化する排ガス規定値の９０％の値を、警報閾値として記憶している。例えば、閾値ＤＢ６２４は、重油専焼であって脱硝装置４２が起動していない状況では、警報閾値として１１７ｐｐｍと記憶している。なお、警報閾値として設定する割合（９０％）は、任意に変更可能である。
閾値取得手段６２３は、運転状況取得手段６２２が取得した石炭火力発電ユニット１の運転状況に対応する警報閾値を閾値ＤＢ６２４から取得する。
【００２８】
比較手段６２５は、分析計６２１から送信された排ガス濃度と、閾値取得手段６２３が取得した石炭火力発電ユニット１の運転状況に応じた警報閾値とを対比して、排ガス濃度が警報閾値を超えるか否かを判定する。
【００２９】
警報手段６２６は、比較手段６２５により排ガス濃度が警報閾値を超えると判定されることを条件に、管理者に対して警報を発生する。警報の発生は、任意に行うことができ、例えば、中央制御室に設けられたモニタに警報を表示することとしてもよく、また、スピーカから警報を発生することとしてもよい。
【００３０】
以上、本実施形態の廃棄物監視装置６２について説明した。廃棄物監視装置６２によれば、閾値ＤＢ６２４には、石炭火力発電ユニット１の運転状況に対応した警報閾値が記憶され、閾値取得手段６２３が現在の運転状況に応じた警報閾値を取得し、放出される排ガス濃度と比較することとした。これにより、運転状況に応じて刻々と変化する排ガス規定値に確実に対応することができ、定められた排ガス規定を遵守することができる。
【００３１】
［第２実施形態］
続いて、第２実施形態の廃棄物監視装置について説明する。なお、第２実施形態の廃棄物監視装置は、分析計が算出する排ガス濃度及び閾値ＤＢが記憶する警報閾値の設定を除き、第１実施形態の廃棄物監視装置６２と同じ構成であるため、説明を省略する。
【００３２】
煙突５２から放出される排ガスは、石炭火力発電ユニット１の運転状況が同じであっても単位時間（例えば、１分）毎に異なることがあり、結果として、瞬間的に警報閾値を超えてしまうことがある。しかしながら、排ガス濃度の瞬間的な上昇は、放出される排ガスの異常を正確に表すものではなく、逐次対応することは現実的ではない。そのため、火力発電所等の石炭火力発電ユニット１から放出される排ガス濃度の算出には、１時間平均値を用いることが一般的に行われている。そこで、第２実施形態の廃棄物監視装置では、分析計は、放出される排ガス濃度を１時間平均値を用いて算出する。
【００３３】
ここで、法令等により定められた排ガス規定値は、石炭火力発電ユニット１の運転状況に併せて刻々と変化するものであり、１時間平均値を用いて放出される排ガス濃度を算出した場合に、不要な警報が発せられる可能性がある。例えば、図３において脱硝装置４２が起動する前後における排ガス規定値は、３００ｐｐｍ〜３０ｐｐｍと大きく減少し、その結果、警報閾値も、２７０ｐｐｍ〜２７ｐｐｍと大きく減少する。このとき、放出される１時間平均値を用いて排ガス濃度を算出すると、脱硝装置４２が起動した直後の排ガス濃度が警報閾値を大きく超えてしまう。
【００３４】
そこで、第２実施形態の廃棄物監視装置では、図４に示すように、警報閾値を排ガス規定値の１時間平均値、言い換えると、第１実施形態の警報閾値の１時間平均値を用いて算出することとしている。
図４を参照して、第２実施形態の廃棄物監視装置における警報閾値（時間平均警報閾値）について説明する。例えば、脱硝装置４２が起動する直前では、６０分分の警報閾値の全てが１１７ｐｐｍとなっている。そのため、時間平均警報閾値も１１７ｐｐｍとなる。一方、脱硝装置４２が起動した１分後では、５９分分の警報閾値は１１７ｐｐｍであるが、１分分の警報閾値が２７ｐｐｍとなる。そのため、時間平均警報閾値は１１５．５ｐｐｍとなる。第２実施形態の廃棄物監視装置の備える閾値ＤＢは、このように１時間平均値を用いて算出された時間平均警報閾値を記憶する。
【００３５】
このように、第２実施形態の廃棄物監視装置によれば、放出される排ガス濃度を１時間平均値を用いて算出するため、分析計は、排ガス濃度の瞬間的な上昇に影響することなく、放出される排ガスの特性を適切に反映した排ガス濃度を算出することができる。
また、第２実施形態の廃棄物監視装置によれば、警報閾値も１時間平均値を用いて算出するため、警報手段が不要な警報が発せられることを防止することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施例に記載されたものに限定されるものではない。
【００３７】
例えば、上記実施形態では、排ガスに含まれるＮＯｘ濃度を監視することとしているが、本発明は、ＮＯｘ濃度に限られずＳＯｘ濃度等の規制が課せられた成分濃度を監視することができる。
また、煙突５２から放出される排ガスの成分濃度だけでなく、排ガスの放出量（ＮＯｘ放出量やＳＯｘ放出量）を監視することとしてもよい。すなわち、石炭火力発電ユニット１の運転状況に対応した排ガスの放出規定値から算出される警報閾値を閾値ＤＢ６２４に記憶しておき、煙突５２から放出される排ガス放出量が当該警報閾値を超えるか否かを判定し、警報を発することとしてもよい。また、排ガスだけでなく、ばいじんの濃度や放出量についても同様に監視することとしてもよい。
すなわち、本発明における「石炭火力発電ユニットにおいて放出される廃棄物」とは、排ガス及びばいじんを含み、「運転状況に対応した規定値」とは、廃棄物の濃度に関する規定値及び放出量に関する規定値を含み、また、分析手段が算出する「前記廃棄物の量」とは、廃棄物の濃度及び放出量を含む。
【００３８】
また、上記実施形態では、補助燃料として重油を用いることとしているが、本発明は、重油に限られず、軽油等様々な油系燃料を補助燃料として用いることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  石炭火力発電ユニット
２  燃料供給部
３  燃焼部
４  排ガス処理部
５  排ガス放出部
６  監視部６
６２  廃棄物監視装置
６２１  分析計
６２２  運転状況取得手段
６２３  閾値取得手段
６２４  閾値ＤＢ
６２５  比較手段
６２６  警報手段
【図１】
0005230698.tif 000002
【図２】
0005230698.tif 000003
【図３】
0005230698.tif 000004
【図４】
0005230698.tif 000005